51單片機的串行口擴展方法設計
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1 引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171817.htm在研究采場(chǎng)瓦斯積聚模擬試驗臺的過(guò)程中，筆者設計了主從式多機采控系統結構。主從式多機控制系統是實(shí)時(shí)控制系統中較為普遍的結構形式，它具有可靠性高，結構靈活等優(yōu)點(diǎn)。當選用單串口51單片機構成這種主從式多機系統時(shí)，51單片機一方面可能要和主機Computer通信，一方面又要和下位機通信，這時(shí)就需要擴展串行通道。本文具體介紹了兩種串行通道的擴展方法。
常用的標準51單片機內部?jì)H含有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，具有UART的全部功能。該接口電路不僅能同時(shí)進(jìn)行數據的發(fā)送和接收，也可作為一個(gè)同步移位寄存器使用。當以此類(lèi)型單片機構成分布式多級應用系統時(shí)，器件本身的串口資源就不夠用了。筆者在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，查閱了有關(guān)資料，總結出如下兩種常用而有效的串行通道擴展方法。
2.1 基于SP2538的擴展方法
SP2538是專(zhuān)用低功耗串行口擴展芯片，該芯片主要是為解決當前基于UART串口通信的外圍智能模塊及器件較多，而單片機或DSP原有的UART串口又過(guò)少的問(wèn)題而推出的。利用該器件可將現有單片機或DSP的單串口擴展至5個(gè)全雙工串口。使用方法簡(jiǎn)單、高效。
在應用SP2538擴展串行通道時(shí)，母串口波特率K1=2880*Fosc_in，單位是MHz，且Fosc_in小于20.0MHz, 在SP2538輸入時(shí)鐘Fosc_in =20.0MHz時(shí)母串口可自適應上位機的56000bps和57600bps兩種標準波特率輸入。子串口波特率K2=480*Fosc_in。
母串口和所有子串口都是TTL電平接口，可直接匹配其他單片機或TTL數字電路，如需連接PC機則必須增加電平轉換芯片如MAX202 、MAX232 等。SP2538具有內置的上電復位電路和可關(guān)閉的看門(mén)狗監控電路。上位機寫(xiě)命令字0x10可實(shí)現喂狗，寫(xiě)命令字0x15關(guān)閉看門(mén)狗，初次上電后看門(mén)狗處于激活狀態(tài)或寫(xiě)命令字0x20激活看門(mén)狗監控功能。上位機可通過(guò)芯片復位指令0x35在任何時(shí)候讓芯片進(jìn)行指令復位，也可通過(guò)芯片睡眠指令0x55在任何時(shí)候讓芯片進(jìn)入微功耗睡眠模式以降低系統功耗。初次上電后芯片不會(huì )自行進(jìn)入睡眠模式，但只能由上位機通過(guò)母串口任意發(fā)送一個(gè)字節數據將其喚醒，其他子串口不具備這一功能。
圖(1)是AT89C52單片機與SP2538的電路連接，圖中，AT89C52的全雙工串口與SP2538的母串口5相連，該串口同時(shí)也作為命令/數據口。SP2538的ADRI0、ADRI1、ADRI2分別與AT89C52的P2.3、P2.4、P2.5口相連，可用于選擇發(fā)送數據是選擇相應的串口0~4；ADRO0、ADRO1、ADRO2與P2.0、P2.1、P2.2相連，用于判斷接收的數據來(lái)自哪一個(gè)串口。 SP2538的時(shí)鐘頻率選為20.0MHZ，此時(shí)母串口5的波特率為57600bps，串口0~4的波特率為9600bps。
下面是與上述硬件電路相關(guān)的接口程序，該程序用A51匯編語(yǔ)言編制，程序僅說(shuō)明了中斷方式下對子串口0(TX0、RX0)的操作，其它子串口類(lèi)似。
TBLOCK DATA 20H
RBLOCK DATA 30H
LENGTH DATA 14H
…
TXR_REV_SEND: CLR ES
JBC RI,RECEIVE
CLR TI
MOV A,@R0
CLR P2.0 ; 寫(xiě)數據到SBUF前必須先置欲發(fā)送子串口的地址
CLR P2.1
CLR P2.2
MOV SBUF,A
DJNZ R2,NEXT
SJMP $
NEXT: INC R0
RETI
RECEIVE: MOV A,P2
AND A,#31H ;判斷是否為子串口0
JNZ ELSE
MOV A,SBUF
MOV @R1,A
INC R1
RETI
2.2 基于Intel8251的串行口擴展方法
上面基于SP2538的串口擴展方法可以說(shuō)是一種串行的擴展方法，這里基于Intel8251的擴展方法則是一種并行的方法。Intel8251是一種通用的同步/異步發(fā)送器(USART)，它的工作方式可以通過(guò)編程設置。能夠以同步或異步串行通信方式工作，能自動(dòng)完成幀格式。
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